(57)【要約】      （修正有）【課題】メカニカルシステム、特に実装機（マウンター）、マシニングセンタ、又は放電加工機等の直動軸を持つ工作機械等の駆動機構において、外部センサによる検出手段を有することなく、位置決め精度に影響する亀裂を早期に検出して、ユーザに部品交換を促す。【解決手段】  サーボモータが所定の周期の正弦波関数にしたがって変化するモータトルクで可動部を駆動するときの、モータトルクの瞬時値を計測して時系列データとするモータ状態量計測ステップ１２１、このモータトルクの瞬時値の時系列データに対してフーリエ変換を行うＦＦＴ演算ステップ、このフーリエ変換の結果について、正弦波関数の周期の２倍の周波数成分である２ｆ成分の増加の有無を判定する２ｆ成分判定ステップ、及びこの条件分岐手段で２ｆ成分があると判定されたときは、可動部に亀裂があると判定する亀裂判定ステップを備えた。【選択図】図６
2007033244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータが所定の周期の正弦波関数にしたがって変化するモータトルクで可動部を駆動するときの、前記モータトルクの瞬時値を計測して時系列データとするモータ状態量計測ステップ、
前記モータトルクの瞬時値の時系列データに対して、フーリエ変換を行うＦＦＴ演算ステップ、
前記フーリエ変換の結果について、前記周期の２倍の周波数成分である２ｆ成分の増加の有無を判定する２ｆ成分判定ステップ、
及びこの条件分岐手段で前記２ｆ成分があると判定されたときは、前記可動部に亀裂があると判定する亀裂判定ステップを備えたことを特徴とする駆動機構の亀裂検知方法。
【請求項２】
モータが所定の周期の正弦波関数にしたがって変化するモータトルクで可動部を駆動するときの、前記モータトルクの瞬時値を計測して時系列データとするモータ状態量計測ステップ、
前記モータトルクの瞬時値の時系列データから前記モータトルクの実効値を演算する実効値演算ステップ、
前記モータトルクの瞬時値の時系列データに対して、フーリエ変換を行うＦＦＴ演算ステップ、
前記フーリエ変換の結果について、前記周期の２倍の周波数成分である２ｆ成分の増加の有無を判定する２ｆ成分判定ステップ、
この条件分岐手段で前記２ｆ成分があると判定されたときは、前記モータトルクの実効値から、所定の時間さかのぼった時点の値と現在の値とを比較して、前記モータトルクの実効値の低下の有無を判定する実効値判定ステップ、
及びこの実効値判定ステップで前記モータトルクの実効値の低下が有ると判定されたときは、前記可動部に亀裂があると判定する亀裂判定ステップを備えたことを特徴とする駆動機構の亀裂検知方法。
【請求項３】
モータが所定の周期の正弦波関数にしたがって変化するモータトルクで可動部を駆動するときの、前記モータトルクの瞬時値を計測して時系列データとするモータ状態量計測ステップ、
前記モータトルクの瞬時値の時系列データに対して、フーリエ変換を行うＦＦＴ演算ステップ、
前記フーリエ変換の結果について、前記周期の２倍の周波数成分である２ｆ成分の増加の有無を判定する２ｆ成分判定ステップ、
この条件分岐手段で前記２ｆ成分があると判定されたときは、前記モータトルクの瞬時値の時系列データから前記モータトルクの実効値を演算する実効値演算ステップ
前記モータトルクの実効値について、所定の値と現在の実効値とを比較して、前記モータトルクの実効値の低下の有無を判定する実効値判定ステップ、
及びこの実効値判定ステップで前記モータトルクの実効値の低下が有ると判定されたときは、前記可動部に亀裂があると判定する亀裂判定ステップを備えたことを特徴とする駆動機構の亀裂検知方法。
【請求項４】
モータが所定の周期の正弦波関数にしたがって変化するモータトルクで可動部を駆動するときの、前記モータトルクの瞬時値を計測して時系列データとするモータ状態量計測ステップ、
前記モータトルクの瞬時値の時系列データから前記モータトルクの実効値を演算する実効値演算ステップ、
前記モータトルクの瞬時値の時系列データに対して、フーリエ変換を行うＦＦＴ演算ステップ、
前記モータトルクの実効値から、所定の時間さかのぼった時点の値と現在の値とを比較して、前記モータトルクの実効値の低下の有無を判定する実効値判定ステップ、
この実効値判定ステップで前記モータトルクの実効値の低下が有ると判定されたときは、前記フーリエ変換の結果から、前記周期の２倍の周波数成分である２ｆ成分の増加の有無を判定する２ｆ成分判定ステップ、
及びこの条件分岐手段で前記２ｆ成分があると判定されたときは、前記可動部に亀裂があると判定する亀裂判定ステップを備えたことを特徴とする駆動機構の亀裂検知方法。
【請求項５】
モータが所定の周期の正弦波関数にしたがって変化するモータトルクで可動部を駆動するときの、前記モータトルクの瞬時値を計測して時系列データとするモータ状態量計測ステップ、
前記モータトルクの瞬時値の時系列データから前記モータトルクの実効値を演算する実効値演算ステップ、
前記モータトルクの実効値から、所定の時間さかのぼった時点の値と現在の値とを比較して、前記モータトルクの実効値の低下の有無を判定する実効値判定ステップ、
この実効値判定ステップで前記モータトルクの実効値の低下が有ると判定されたときは、前記モータトルクの瞬時値の時系列データに対して、フーリエ変換を行うＦＦＴ演算ステップ、
このフーリエ変換の結果について、前記周期の２倍の周波数成分である２ｆ成分の増加の有無を判定する２ｆ成分判定ステップ、
及びこの条件分岐手段で前記２ｆ成分があると判定されたときは、前記可動部に亀裂があると判定する亀裂判定ステップを備えたことを特徴とする駆動機構の亀裂検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシステム、特に実装機（マウンター）、マシニングセンタ、又は放電加工機等の直動軸を持つ工作機械等における亀裂検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械の亀裂診断においては、振動を検出する加速度センサや、機械要素の破壊に伴って発生する音響信号を検出するＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサのような、外部センサ情報を用いた亀裂診断が行われていた。
例えば、回転体の亀裂診断方法及びその装置は、回転体両端の軸受部の振動センサによって軸振動を検出し、同時に回転体及び軸受部のＡＥセンサによってＡＥ信号を検出することで、当該回転体の亀裂発生位置及び深さを推定し、また、振動信号の周波数分析によって、亀裂振動に伴う回転周期の整数倍成分を抽出して、それを時間管理する形態を有することを特徴としている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５８−１５０８５９号公報（第７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、従来の亀裂診断方法は、振動センサやＡＥセンサのような外部センサを用いることで実現しえるものであるため、診断対象であるメカニカルシステムにとって本来具備していない計器を持つことで、診断のための設備コストが増大する問題があった。
【０００４】
一方、機械要素における亀裂の発生は、たとえ微少な亀裂であっても、亀裂部に発生する局所的な応力集中によって、亀裂が急激に進展する可能性を秘めており、この場合、当該亀裂発生部位を含む部材を交換することが妥当であるため、外部センサを用いた亀裂の深さ等の付加的な情報は必ずしも必要ではない場合がある。特に、実装機（マウンター）、マシニングセンタ、又は放電加工機等の直動軸を持つ工作機械においては、亀裂によって機械系の剛性が低下し、手先の位置決め精度及び加工精度の悪化を招く問題があり、一般に、亀裂発生部位を含む部材交換により対応される。
【０００５】
本発明は、このような異常診断に伴う設備コストの増加を排除し、かつ、位置決め精度に影響する機械系に発生した亀裂を早期に検出して、ユーザに部品交換を促すことができる、駆動機構の亀裂検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の亀裂検知方法は、モータが所定の周期の正弦波関数にしたがって変化するモータトルクで可動部を駆動するときの、モータトルクの瞬時値を計測して時系列データとするモータ状態量計測ステップ、このモータトルクの瞬時値の時系列データに対してフーリエ変換を行うＦＦＴ演算ステップ、このフーリエ変換の結果について、正弦波関数の周期の２倍の周波数成分である２ｆ成分の増加の有無を判定する２ｆ成分判定ステップ、及びこの条件分岐手段で２ｆ成分があると判定されたときは、可動部に亀裂があると判定する亀裂判定ステップを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の亀裂検知方法は、亀裂の発生に伴うモータトルクの振幅の上下非対称性による２ｆ成分の増加の有無を、モータ制御装置であるサーボアンプの内部状態量のみを用いた一定区間毎の時系列データのＦＦＴのみで診断するものであり、診断のための付加的なセンサを必要としないので、低コスト化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、本発明の亀裂検知方法の適用対象である工作機械の位置決めを行う駆動機構の一例であって、モータの回転運動を、ボールねじを介して直動運動に変換する一軸直動リンクを有する駆動機構の構成を示す図である。
図１において、サーボモータ１０には回転部２０を介してリニアガイド３０及び可動部４０が接続され、この可動部４０の先端に手先部５０が接続されている。
サーボモータ１０の回転運動は、図示しないボールねじによって直動運動に変換されて可動部４０に伝達され、この可動部４０がリニアガイド３０により支持されて直線運動することで、リニアガイド３０の先端の手先部５０が直線動作する。また、回転部２０は、土台６０に固定される回転支持部８０により支持されているが、手先部５０の直線運動とは直交する方向にプラスマイナス３０度程度回転する自由度を持っている。
なお、この亀裂検知方法では、土台６０にねじ締結された負荷７０に、手先部５０をねじ締結した状態にして行う。
また、サーボモータ１０の駆動力を決めるサーボアンプ９０の出力は、パーソナルコンピュータ１００により制御される。一方、サーボモータ１０の回転運動はモータエンコーダ１１０で計測されて、モータ回転角等がサーボアンプ９０及びパーソナルコンピュータ１００にフィードバックされる。
【０００９】
図２は、図１に示した駆動機構のモータ制御系のブロック線図である。
図２において、パーソナルコンピュータ１００では、位置指令部１０１から与えられた目標位置に対して、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ１０２から取り込んだモータの位置情報であるモータエンコーダ１１０の信号との差分をとり、位置偏差として位置制御器１０３に入力する。位置制御器１０３では、この位置偏差と位置ゲインとの積算に基づいて速度指令を生成する。この速度指令は、速度司令部１０４においてＤ／Ａ変換されて、サーボアンプ９０に対して出力される。
サーボアンプ９０では、速度司令部１０４の出力する速度指令と、モータエンコーダ１１０の信号の微分値との差分に基づいて速度制御器９１、電流制御器９２、ＰＷＭ発生部９３及び電流検出器９４を介してサーボモータ１０への出力制御が行われる。なお、ＰＷＭ発生部９３には電源電圧が入力されており、電流検出器９４から電流制御器９２にモータ電流がフィードバックされる。
また、モータトルク検出部９５では、このモータ電流からモータトルクを算出する。
【００１０】
本発明の駆動機構の亀裂検知方法では、次のような専用動作を実施する。
図１に示す構成において、土台６０にねじ締結された負荷７０に手先部５０をねじ締結した状態にして、位置指令部１０１より一定振幅の正弦波位置指令を与え、可動部４０を正弦波駆動させるものである。
この専用動作の間に、モータトルク検出部９５からアナログ信号として取り出されるサーボアンプ９０の内部状態量である、モータトルクに対して適切な信号処理を行うことによって、ボールねじ等の機械要素又は可動部の異常状態、すなわち亀裂を検知しようとするものである。
なお、以下ではモータトルクを直接計測して使用するものとして説明しているが、モータ電流等のモータトルクの変化を知ることのできる状態量であれば、モータトルクに代えて使用することが可能である。
また、この動作は駆動機構の内部、特にボールねじや可動部４０等に負荷がかかるので、負荷７０には弾性体を用いることが適当である。ただし、亀裂検知のための専用動作である正弦波動作とは、駆動部に一定振幅の正弦波位置指令を与えることであって、この専用動作を実施するために、リンク手先の負荷状態、すなわち重負荷なのか軽負荷なのかという状態には依存しない。
【００１１】
ここで、可動部４０に発生した亀裂が、モータトルクに及ぼす影響について説明する。
図１に示すように、駆動機構における可動部４０の可動方向はＸ軸方向のみである。
手先部５０と土台６０にねじ締結された負荷７０とをねじ締結して専用動作を実施すれば、手先部５０についての位置指令は振幅が一定であって、負荷中立点、すなわち反力が零の位置からの動作であるから、そのときのモータトルクの波形の振幅は一定であって、当然のことながらその実効値も経時変化としては一定である。
ところが、可動部４０にいったん亀裂が生じると、この亀裂を圧縮する方向には剛性が増加し、逆に亀裂を引っ張る方向には剛性が低下する。
【００１２】
図３は、可動部４０に亀裂が生じた場合の剛性の方向依存性について示す模式図である。図３（ａ）は、可動部４０をＸ軸正方向へ駆動させた場合であって、この場合、亀裂４１は閉じる為に、リンクの剛性は増加する。一方、図３（ｂ）は、可動部４０をＸ軸負方向へ駆動させた場合であって、この場合、亀裂４１は広がる為に、リンクの剛性は低下する。
このようにして、可動部４０に亀裂４１が生じた場合、駆動方向によって剛性が変化する方向依存性を持つ。
【００１３】
次に、亀裂検知のための専用動作として駆動部を正弦波動作させて得られる亀裂発生時のデータの特徴について説明する。
図４は、亀裂発生の前後のモータトルクの実効値の経時変化を示すものである。データの採取にあたって、前述の専用動作を行わせており、また、亀裂発生を早めるために連続して専用動作を行わせている。
また、モータトルクの実効値は、モータトルク検出部９５から得られた時系列データを基に算出したものであって、縦軸は、モータトルクの実効値についてサーボモータ１０の定格トルクで除算して正規化した値を、横軸は、専用動作開始からの累積時間を、それぞれ示している。
【００１４】
この亀裂検知方法の専用動作では、一定振幅の正弦波位置指令を与えており、機械要素および部材に異常が生じていなければ、モータトルクの実効値も一定である。
図４によれば、専用動作累積時間で約８００００秒までは、モータトルクの実効値はほぼ横ばいであり、機械要素および部材に異常は生じていない。
【００１５】
ところが、専用動作累積時間で約８００００秒以降から、モータトルクの実効値に低下傾向が見られ、さらに約９００００秒でモータトルクの実効値が急激に低下し、さらにそれ以降は、モータトルクの実効値が一定値に飽和する傾向が見られる。
このモータトルクの実効値の低下後に駆動機構の周辺を調査した結果、可動部４０にリニアガイド３０を境界とした亀裂が発見された。
【００１６】
図５は、図４に見られるモータトルクの瞬時値の時系列データを上段に、その時系列データに対してＦＦＴ解析した結果を下段に示しており、図５（ａ）は実効値の低下前のものであり、図５（ｂ）は実効値の低下後のものである。
図５（ａ）によれば、モータトルクの実効値の低下前におけるモータトルクの時系列データは、振幅が上下対称で一定の三角波状の波形が得られている。なお、このような三角波状の波形が得られる理由は、前述のように手先に固定された負荷の影響を直に受けた、剛性依存の負荷トルクだからである。
このモータトルクの時系列データをＦＦＴ解析すると、可動部４０の揺動周期である基本成分（これを１ｆ成分と呼ぶ）とその３倍の周期の成分（これを３ｆ成分と呼ぶ）を持っていることが分かる。
【００１７】
一方、図５（ｂ）によれば、モータトルクの実効値の低下後におけるモータトルクの時系列データは、低下前と同様の三角波状の波形が得られているものの、振幅が上下で異なる非対称性を有していることが分かる。さらに、このモータトルクの時系列データをＦＦＴ解析すると、１ｆ成分と３ｆ成分の他に、基本成分の２倍の周期の成分（２ｆ成分と呼ぶ）を新たに持つことが確認できる。
このモータトルクの振幅の上下非対称性による２ｆ成分の増加と、モータトルクの実効値の低下は、図３で説明した、可動部４０に亀裂が生じた場合の剛性の方向依存性によるものである。
【００１８】
本発明の亀裂検知方法は、このモータトルクの２ｆ成分の発生とその増加が、ＦＦＴ解析によって検出された場合に亀裂発生と判定する方法である。
亀裂が発生した場合、モータトルクの実効値が低下するが、この実効値による評価方法では、誤検出の恐れがある。例えば、一般的な駆動機構の駆動部に存在する摩擦は、駆動部が正常であったとしても潤滑油温度の変化によっても摩擦は変化する。一定振幅の正弦波位置指令を与えたとき、この摩擦の増加によってモータトルクの実効値が増大し、逆に摩擦の減少によってモータトルクの実効値が減少する。したがって、亀裂によるモータトルクの上下非対称性に伴う、モータトルクの２ｆ成分の発生とその増加により亀裂を判定することが有効である。
【００１９】
次に、本発明の駆動機構の亀裂検知方法の内容を、図６に示したフローチャートに基づいて説明する。
まず、前述の専用動作の開始からのモータトルクの瞬時値をモータ状態量計測ステップ１２１によって計測し、所定の区間の計測データを時系列データ１３１としてハードディスク等の記憶媒体に取り込む。なお、その際のデータサンプリングは、信号のエイリアシングを防止するために、正弦波駆動の運動周期よりも十分高い設定とし、かつ観測帯域を考慮して、適切なアンチエイリアシングフィルタを組み込む。
【００２０】
次に、モータ状態量計測ステップ１２１で記録されたモータトルクの時系列データ１３１を用いて、ＦＦＴ演算ステップ１２２において時系列のＦＦＴを演算する。なお、ＦＦＴ演算ステップ１２２の演算結果である解析データ１３２は、モータトルクの時系列データ１３１と同様、ハードディスク等の記憶媒体に格納される。
【００２１】
次に、モータトルクの上下非対称性に伴って生じる２ｆ成分の検出があるか否かを、２ｆ成分判定ステップ１２３において解析データ１３２を参照して判断し、２ｆ成分がなければ、モータ状態量計測ステップ１２１に戻る。
一方、モータトルクの２ｆ成分が検出された場合は亀裂と判断し、ユーザにアラームを発する亀裂判定ステップ１２４に移行して終了する。
【００２２】
このように、この実施の形態１の亀裂検知方法は、モータ制御装置であるサーボアンプの内部状態量のみを用いた一定区間毎の時系列データをＦＦＴ解析するのみで、機械要素の摩擦の変動による実効値の減少があっても誤検出することなく、亀裂の有無が判定できる。
なお、前述のとおり、モータトルクの実効値の減少は位置決め装置を構成する機械要素の摩擦の変動によっても発生する。駆動部の摩擦が大きくなった場合にも、２ｆ成分が増加することが有る。ただし、恒常的な２ｆ成分の増加が見られない範囲の変動では、２ｆ成分が継続して増大したときに、２ｆ成分の検出を判定するようにすれば誤検出を回避できる。
【００２３】
実施の形態２．
実施の形態１では、モータトルクの時系列データのＦＦＴ解析結果のみに基づいて、亀裂発生と判定した。しかし、条件によっては、亀裂以外の理由でも恒常的に摩擦が増大して２ｆ成分の増加が継続することが有る。この実施の形態２は、このような場合にも誤検出がない亀裂検知方法であって、モータトルクの２ｆ成分検出と増加の具合をＦＦＴによって検出し、かつモータトルクの実効値の減少が見られた場合に亀裂発生と判定する方法である。
【００２４】
実施の形態２の亀裂検知方法の内容を、図７に示したフローチャートに基づいて説明する。
まず、専用動作開始からのモータトルクをモータ状態量計測ステップ１２１によって計測する。その内容は、実施の形態１と同様である。
次に、モータ状態量計測ステップ１２１で記録されたモータトルクの時系列データ１３１を用いて、実効値演算ステップ１２５において実効値を演算する。また、実施の形態１と同様、ＦＦＴ演算ステップ１２２において時系列データ１３１に対してＦＦＴ演算する。なお、この実施の形態２では、双方の演算のうちどちらが早く演算されるべきかの制約はない。また、実効値演算ステップ１２５で演算された実効値データ１３３及びＦＦＴ演算ステップ１２２の解析データ１３２は、モータトルクの時系列データ１３１と同様、ハードディスク等の記憶媒体に格納される。
【００２５】
次に、モータトルクの上下非対称性に伴って生じる２ｆ成分の検出があるか否かを、２ｆ成分判定ステップ１２３で解析データ１３２を参照して判断し、２ｆ成分の検出がなければ、モータ状態量計測ステップ１２１に戻る。
一方、モータトルクの２ｆ成分が検出された場合、実効値判定ステップ１２６に移行し、ここでは、実効値データ１３３を参照して、過去に記憶されているモータトルクの実効値と現在のモータトルクの実効値を比較し、低下していれば亀裂と判断し、ユーザにアラームを発する亀裂判定ステップ１２４に移行して終了する。この判定は、直前の実効値と現在の実効値との勾配がある閾値以上になったことで判定する、又はあらかじめ定めた実効値の下限値である閾値を下回ったことで判定する、などの方法により行う。
【００２６】
前述のとおり、モータトルクの上下非対称性に伴う２ｆ成分は、実効値が過去の値と比較して増加し、非対称性を生じた場合にも生じる。この症状は、位置決め装置を構成する機械要素の摩擦増加に主たる原因があるが、先に示したように、亀裂が発生した場合にはモータトルクの実効値は低下する。したがって、実効値判定ステップ１２６によって、亀裂の有無を判定できる。
【００２７】
このように、実効値又はＦＦＴ解析結果の単独評価では、駆動部が正常であっても温度によって変化する摩擦の影響で誤検知する場合があるが、この実施の形態２の亀裂検知方法は、この両者の組合せ評価、すなわち、ＦＦＴによる２ｆ成分の発生及び増大、かつモータトルクの実効値低下を検出することで亀裂の発生を判断するので、温度によって変化する摩擦の影響があっても、誤検知することなく正確に検知できる。
【００２８】
以上のように、この実施の形態２によれば、駆動部の専用動作として正弦波位置指令を与える駆動機構の亀裂検知方法により、モータトルクの機械系剛性の方向依存性による上下非対称性に起因した２ｆ成分をＦＦＴ解析により検出し、かつこの２ｆ成分の原因をモータトルクの実効値の低下によって亀裂と判断するものであって、ＦＦＴ解析又は実効値いずれかの単独評価では判定できない亀裂発生を正確に検知することができる。
【００２９】
なお、この実施の形態２では、実効値演算を常時行う亀裂検知方法を示した。これは、前述のように温度変化により駆動部の摩擦の変動があることを考慮すれば、実効値演算を常時行って直前の値と比較してその減少を判定する方が精度が高いことによる。しかし、事前に測定して保存しておいたデータに基づいて決定した実効値の下限値を閾値として、その閾値を下回ったことで判定することも可能である。この場合、温度等の実効値の変動要因となる条件を加味したデータの補正を事前に用意しておくか、判定時に補正を行うとさらに有効である。
【００３０】
このように、あらかじめ閾値を設定しておく方法をとれば、常時実効値を演算する必要は無く、図８に示したように、ＦＦＴ解析により２ｆ成分が検出されてから計算しても良い。この場合、実効値判定ステップ１２６ａにおいて、実効値データ１３３の現在の実効値を、あらかじめ設定しておいた閾値データ１３４と比較することになる。
【００３１】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、モータトルクの時系列データのＦＦＴ解析により２ｆ成分が検出されたときに、実効値を過去のデータと比較して判定を施す亀裂検知方法を示したが、この実施の形態２では、モータトルクの実効値を算出し、得られた実効値を過去のデータと比較し、実効値の低下と判断されたときにＦＦＴによる判定を施す亀裂検知方法について説明する。
【００３２】
図９は、この実施の形態３の駆動機構の亀裂検知方法を示すフローチャートである。
この図９のフローチャートは、図７のものとは、実効値判定ステップ１２６を２ｆ成分判定ステップ１２３より前に設けている点が異なる。この実効値判定ステップ１２６は、過去の実効値と現時点での実効値の変化量を条件として与えるものであり、この判定には、前述のように直前の実効値と現在の実効値との時間変化の勾配がある閾値以上になったことで判定する、又はあらかじめ定めた実効値の下限値である閾値下回ったことで判定する等の方法が考えられる。
【００３３】
正弦波駆動による専用動作時に、モータトルクが上下一様に減少する瞬時値の時系列データが採取されたことで、実効値判定ステップ１２６から２ｆ成分判定ステップ１２３に移行した場合は、その時系列データには上下非対称性がないために２ｆ成分は検出されない。したがって亀裂の発生ではなく、駆動部摩擦等の要因によるものであることが判断できる。
一方、瞬時値時の系列データに上下非対称性が生じて実効値判定ステップ１２６から２ｆ成分判定ステップ１２３に移行した場合は、２ｆ成分が検出されて亀裂発生と判断できる。
【００３４】
以上、ＦＦＴ解析を常時行う亀裂検知方法を示したが、このＦＦＴ解析は必ずしも常時必要ではなく、図１０に示したように、常時はモータトルクの実効値のみを演算して、そのモータトルクの実効値について、前述の条件を満たした場合にのみＦＦＴ演算を施すように構成して、演算負荷を軽減をすることもできる。
【００３５】
この実施の形態３の亀裂検知方法では、実施の形態２と同様に亀裂の検知ができるが、亀裂の検知以外の目的で実効値演算を常時行っているような場合に、その演算結果を利用できる利点がある。
【００３６】
なお、実施の形態１から３まで、専用動作として正弦波駆動を与えて亀裂検知を行う例を示したが、診断対象である実装機（マウンター）、マシニングセンタ、又は放電加工機等の直動軸を持つ工作機械への適用にあたっては、工作機械自身に亀裂検知専用のターミナルを設けておく。これは、任意直動軸の手先を固定した状態で、専用動作としての正弦波駆動を与えるためのターミナルである。
例えば、診断対象の任意の直動軸が上記専用動作を常時行っている場合は、診断対象を動作中断させることなく、本発明の亀裂検知方法をそのまま適用できる。
また、駆動軸が上記の専用動作を行っておらず、任意の駆動パターンで動作している場合でも、定期的に動作を中断し、前述の亀裂検知専用ターミナルへと手先を移動させ、専用動作を行わせてモータトルクの時系列データを採取することができれば、本発明の亀裂検知方法をそのまま適用して亀裂の有無を検知できる。
【００３７】
一方、診断対象が任意の駆動パターンで動作しており、かつ、動作中断もできない場合には、駆動パターンを構成する各作業工程について、その作業工程の間のモータトルクの時系列データをあらかじめ計測して実効値を求めておき、それに基づいて各作業工程での実効値の下限値を決定しておくようにすればよい。そうすれば、各作業工程においてモータトルクの実効値がこの下限値を下回った場合に、その時点で工作機械の動作を中断して、亀裂検知専用ターミナルへと手先を移動させて専用動作を実施することで、本発明の亀裂検知方法を適用して亀裂の有無を検知できる。
また、複雑な作業工程については、それを細分化して、簡単な動作で構成される作業工程について上記のような下限値を設定して検知することでも十分な効果が得られる。
【００３８】
また、本発明は、新規立ち上げとなる工作機械において、駆動部を組み込んだ際の簡易的な亀裂検知としても適用できる。
【００３９】
なお、実施の形態１から３では、本発明の亀裂検知方法は、モータトルク検出部９５を有するサーボアンプ９０のＤＳＰやＣＰＵで実施するものとして記載したが、パーソナルコンピュータ１００やその他の任意の演算処理装置で実施でき、また、モータトルクの時系列データや、実効値演算結果、ＦＦＴ解析結果をハードディスク等の記憶媒体に格納するものとして説明したが、たとえ揮発性メモリであっても、それらを記憶させて同様に使用可能である。
【００４０】
また、工作機械を例にとって説明したが、正弦波駆動による専用動作が可能な駆動機構においては、本発明の亀裂検知方法を同様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の亀裂検知方法の適用対象である工作機械の駆動機構の一例を示す子構成図である。
【図２】図１の駆動機構のモータ制御系を示すブロック図ある。
【図３】亀裂発生に伴う機械系剛性の方向依存性を示す模式図である。
【図４】亀裂発生の前後のモータトルクの実効値の経時変化を示す図である。
【図５】亀裂発生の前後のモータトルクの瞬時値の時系列データとそのＦＦＴ解析結果を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１による亀裂検知方法を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２による亀裂検知方法を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２による亀裂検知方法を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３による亀裂検知方法を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３による亀裂検知方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    モータ
４０    可動部
４１    亀裂
１２１    モータ状態量計測ステップ
１２２    ＦＦＴ演算ステップ
１２３    ２ｆ成分判定ステップ
１２４    亀裂判定ステップ
１２５    実効値演算ステップ
１２６、１２６ａ    実効値判定ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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